Ο ανθρώπινος εγκέφαλος δεν είναι ένα ενιαίο όργανο, αλλά αποτελείται από δύο ξεχωριστά συστήματα που εξελίχθηκαν ανεξάρτητα προτού τελικά ενωθούν, σύμφωνα με νέα, πρωτοποριακή έρευνα.

Επιστήμονες του Πανεπιστημίου Στάνφορντ έκαναν την ανακάλυψη στην προσπάθεια τους να λύσουν ένα μακροχρόνιο εργαστηριακό αίνιγμα: γιατί ήταν σχεδόν αδύνατο να αναπτυχθούν εγκεφαλικά βλαστοκύτταρα σε εργαστηριακές συνθήκες, ενώ τα κύτταρα από το μπροστινό τμήμα του εγκεφάλου αναπτύσσονταν χωρίς δυσκολία.

Εξετάζοντας τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζεται ο εγκέφαλος στα πρώτα στάδια της ανάπτυξής του, η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι το μπροστινό και το πίσω τμήμα του οργάνου προέρχονται από εντελώς διαφορετικές κυτταρικές αφετηρίες.

Μέχρι σήμερα, θεωρούνταν ότι ολόκληρος ο εγκέφαλος αναπτυσσόταν από ένα και μοναδικό αρχέγονο κύτταρο.

Η ομάδα του Στάνφορντ εντόπισε δύο διακριτές ομάδες κυττάρων

Ωστόσο, παρατηρώντας έμβρυα κατά τη γαστριδίωση, το κρίσιμο στάδιο της ανάπτυξης κατά το οποίο μία απλή συστάδα κυττάρων αρχίζει να οργανώνεται και να σχηματίζει τις πραγματικές δομές του σώματος, η ομάδα του Στάνφορντ εντόπισε δύο διακριτές ομάδες κυττάρων.

Η μία ομάδα κυττάρων ήταν εξαρχής προορισμένη αποκλειστικά να σχηματίσει το μπροστινό τμήμα του εγκεφάλου, ενώ η άλλη ήταν προορισμένη αποκλειστικά να δημιουργήσει το πίσω τμήμα. Περαιτέρω ανάλυση έδειξε ότι οι γενετικές οδηγίες στο εσωτερικό αυτών των δύο ομάδων ήταν οργανωμένες με εντελώς διαφορετικό τρόπο, οδηγώντας τες σε ξεχωριστές αναπτυξιακές πορείες που δεν διασταυρώνονται ποτέ.

«Το να αποτελεί ο εγκέφαλος ένα ενιαίο όργανο θα ήταν πιθανότατα πιο αποτελεσματικό, όμως βασιζόμαστε σε αυτόν τον αρχέγονο τρόπο για να σχηματίζουμε τον εγκέφαλο ως δύο ξεχωριστά τμήματα», δήλωσε ο δρ Κάιλ Λο, αναπληρωτής καθηγητής αναπτυξιακής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι σε μία μακρινή εξελικτική περίοδο, αυτά τα δύο συστήματα βρίσκονταν σε ξεχωριστές ανατομικές περιοχές μέσα σε πρωτόγονα ζώα, παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο οι μέδουσες διαθέτουν ξεχωριστά νευρικά δίκτυα σε διαφορετικά σημεία του σώματός τους.

Ο οπίσθιος εγκέφαλος, που βρίσκεται στη βάση του κρανίου, λειτουργεί ως το αυτόματο κέντρο ελέγχου του οργανισμού, ρυθμίζοντας ζωτικές λειτουργίες όπως ο καρδιακός ρυθμός, η αναπνοή και οι κύκλοι ύπνου. Ο μεσεγκέφαλος και ο πρόσθιος εγκέφαλος είναι υπεύθυνοι για ανώτερες γνωστικές λειτουργίες, όπως η γλώσσα, η λογική και η αφηρημένη σκέψη.

Παρά τη διαφορετική προέλευσή τους, τα δύο συστήματα συνεργάζονται αρμονικά για την εκτέλεση των καθημερινών λειτουργιών.

Η ανακάλυψη αναμένεται να επιταχύνει σημαντικά την έρευνα για θανατηφόρες νευροεκφυλιστικές παθήσεις

Οι ερευνητές εντόπισαν την ίδια διττή οργάνωση και στους σκωληκόμορφους οργανισμούς γνωστούς ως acorn worms — θαλάσσια ζώα που μοιράζονται έναν μακρινό κοινό πρόγονο με τον άνθρωπο, γεγονός που υποδεικνύει ότι αυτή η δομή δύο τμημάτων χρονολογείται τουλάχιστον 500 εκατομμύρια χρόνια πίσω.

Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο Nature Neuroscience, αποτελούν σημαντική εξέλιξη για την ιατρική έρευνα.

Έχοντας πλέον κατανοήσει τον ιδιαίτερο τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται τα κύτταρα του οπίσθιου εγκεφάλου, η ομάδα κατάφερε για πρώτη φορά να μετατρέψει ανθρώπινα βλαστοκύτταρα σε λειτουργικούς κινητικούς νευρώνες του οπίσθιου εγκεφάλου στο εργαστήριο.

Για τους ερευνητές, η δυνατότητα παραγωγής αυτών των συγκεκριμένων νευρικών κυττάρων αναμένεται να επιταχύνει σημαντικά την έρευνα για θανατηφόρες νευροεκφυλιστικές παθήσεις, όπως η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS) και η νωτιαία μυϊκή ατροφία (SMA), οι οποίες προσβάλλουν και καταστρέφουν συγκεκριμένα τους κινητικούς νευρώνες στο κατώτερο τμήμα του εγκεφάλου.

«Η δυνατότητά μας να δημιουργούμε μεγάλες ποσότητες ανθρώπινων κινητικών νευρώνων του οπίσθιου εγκεφάλου σε τρυβλίο καλλιέργειας από βλαστοκύτταρα προσφέρει μία νέα προσέγγιση για τη μελέτη αυτών των παθήσεων», δήλωσε ο Jokhai.

«Η ελπίδα είναι ότι κάποια μέρα θα μπορέσουμε να προσφέρουμε αναγεννητικές θεραπείες σε ασθενείς που πάσχουν από τις πολυάριθμες νευροεκφυλιστικές παθήσεις που υπάρχουν».

Πηγή: Lifo